野生稻DNA片段存在于高世代水稻变异系进一步的分子验证

【目的】小粒野生稻(O. minuta) DNA导入水稻保持系V20B，第1代（D1）获得变异株,经过连续16代繁育，选出了完全稳定遗传的新不育系及其保持系“野威A”/“野威B”。本试验旨在从分子水平上证明野生稻DNA转移整合进栽培稻“野威B”基因组中，并能稳定遗传。【方法】通过RAPD分析、RAPD扩增特异条带测序分析及AFLP分析等方法揭示了远缘资源基因组DNA导入栽培稻的高世代变异系的基因组整合了远缘基因组片段。【结果】对供体（小粒野生稻）、变异系（野威B）和受体（V20B）进行RAPD分析发现，变异系含有供体存在而受体不存在的“特异带”，在此基础上，对“特异带”，DNA片段进行了核苷酸序列分析, 发现RAPD引物OPG-11在变异系与供体中扩增出的1对“特异带”DNA片段的长度均为975 bp, 二者间存在97%的同源性，有29个碱基的差异，碱基突变包括转换、颠换、插入及缺失4种类型；同时，AFLP分析表明：高世代（第16代）变异系“野威B”与受体（V20B）存在大量遗传多态性，并含有供体特异AFLP标记。【结论】证明了野生稻DNA向栽培稻的转移整合。     

9个地方绵羊品种mtDNA D-loop高变区序列分析

对中国9个绵羊品种的103个个体mtDNA D-loop高变区(763 bp)进行了研究,结果表明:获得的序列长度范围为522～683 bp,可归为21种分子类型,各分子类型在绵羊品种间分布趋于一致,不存在特异性,而在品种内却存在异质性;绵羊mtDNA D-loop区序列长度变异主要是由于75 bp基元重复序列重复次数的不同(2、3或4个)和少数碱基的插入或缺失造成的;103个个体mtDNA D-loop区序列中A T碱基组成比例(64.7%)明显高于G C碱基组成比例(35.3%),说明了绵羊mtDNA D-loop区是A、T碱基富集区,且为高突变区,碱基突变类型包括转换、颠换、插入和缺失,且碱基转换频率远高于碱基颠换频率.     

黄瓜中导入野生酸黄瓜外源DNA片段的分子验证

【目的】对栽培黄瓜(Cucumis sativus L.,2n=14)与野生酸黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.,2n=24)经远缘杂交和多代回交、自交而来的渐渗系进行分子标记分析和表型鉴定,旨在为黄瓜导入酸黄瓜外源DNA片段提供相应依据。【方法】从分子标记分析、DNA序列比对和农艺性状表现上对各渐渗系和双亲进行研究。【结果】渐渗系与栽培黄瓜存在13.2%的遗传多态性,包括供体特异带、缺失带和产生的新带。利用RAPD引物D-11和SSR引物06632在渐渗系中分别扩增出约310bp和150bp的酸黄瓜特异带,序列分析表明其与酸黄瓜相应DNA片段的相似性分别为92.93%和96.48%,碱基差异分别为41个和9个,包括碱基转换、颠换和缺失。表型鉴定发现其呈现出酸黄瓜的遗传特性。【结论】野生酸黄瓜DNA已渐渗进入栽培黄瓜基因组,同时发生了少量不同类型的变异。     

苞叶姜的nrDNA ITS2和cpDNA psbB-H序列 分子进化特点的分析

采用改良的CTAB法从硅胶干燥的苞叶姜(Pyrgophyllum yunnanense)叶片中提取总DNA,对nr DNA ITS2和cp DNA psb B-H区域进行PCR扩增、测序和序列分析,初步研究2套植物基因组的变异速率。nr DNA ITS2序列长224 bp,有变异位点3处,变异位点百分率为1.339%,(G+C)含量为60.7%。cp DNA psb B-H序列长623~625 bp,有2个碱基插入缺失,变异位点8处,变异位点百分率1.284%,(G+C)含量为33.9%,cp DNA核苷酸多态性(0.00551)比nr DNA(0.00295)高。苞叶姜的这2个片段,变异速率相近,遗传分化指数相同(Fst=1.000),居群间高度分化。ITS2序列和psb B-H序列单倍型中性检验结果一致,表明苞叶姜居群处于长期稳定状态。psb B-H错配分布(Mismatch-distribution)分析,表示苞叶姜的现有分布范围近期可能经历了居群扩张。因此,苞叶姜的谱系地理学研究可结合nr DNA ITS2序列和cp DNA psb B-H序列来分析。     

野生稻DNA导入水稻后代的抗病性遗传规律研究

通过花粉管通道法将野生稻DNA导入水稻,已从受体宁粳16号、宁粳23号的转化后代中选育出可稳定遗传的变异株系。主要特征为:(1)品质较对照表现突出,产量高,综合性状好;(2)在D1、D2、D3代进行跟踪接种鉴定抗病性,筛选到稳定遗传的抗病变异株系。由此可见,野生稻DNA导入水稻后会发生广泛变异,外源DNA片段通过重组,可整合到受体基因组。     

山羊FSHR基因5''''端侧翼序列的克隆与分析

为找寻山羊FSH受体基因的SNP突变位点,进行FSH受体基因的多态性分析和探索该受体基因在山羊多胎中的可能作用,利用比较基因组学的方法,根据绵羊FSH受体基因序列设计引物,以湖南湘东黑山羊基因组为模板,PCR扩增了FSH受体基因5' 端侧翼调控区,通过克隆进行了序列测定及分析,并与牛、绵羊该区段序列进行了比较.结果表明,PCR扩增获得的片段为844 bp,与中国西门塔尔牛该段序列相比,同源性为94.08%,在-364 bp处的左翼发生了多碱基插入,湘东黑山羊该序列有5个碱基的插入,另在-625~-619 bp处的7个碱基缺失;与澳洲绵羊的FSHR基因比较,同源性为93.60%,在-367 bp处的左翼,湘东黑山羊该段序列有2个碱基的插入,在-630,-145,-97 bp 处各有1个碱基缺失.     

山羊FSHR基因5′端侧翼序列的克隆与分析

为找寻山羊FSH受体基因的SNP突变位点,进行FSH受体基因的多态性分析和探索该受体基因在山羊多胎中的可能作用,利用比较基因组学的方法,根据绵羊FSH受体基因序列设计引物,以湖南湘东黑山羊基因组为模板,PCR扩增了FSH受体基因5′端侧翼调控区,通过克隆进行了序列测定及分析,并与牛、绵羊该区段序列进行了比较.结果表明,PCR扩增获得的片段为844 bp,与中国西门塔尔牛该段序列相比,同源性为94.08%,在-364 bp处的左翼发生了多碱基插入,湘东黑山羊该序列有5个碱基的插入,另在-625～-619 bp处的7个碱基缺失;与澳洲绵羊的FSHR基因比较,同源性为93.60%,在-367 bp处的左翼,湘东黑山羊该段序列有2个碱基的插入,在-630,-145,-97 bp 处各有1个碱基缺失.     

大麦Amy32b的遗传多样性及其对α-淀粉酶活性的影响

【目的】通过对Amy32b遗传多样性研究,发掘与α-淀粉酶活性相关的等位变异。【方法】设计能够覆盖Amy32b序列的特异引物,研究该基因在中国大麦的等位变异类型:单核苷酸多态性位点(SNP)及插入(insert)、缺失(delete)等。利用RT-PCR获得Amy32b的全长cDNA序列,分别将携带等位变异的全长cDNA和截短cDNA连入表达载体pET-28a(+),并对表达产物进行纯化、活力测定及比较研究。【结果】根据对已公布的Amy32b(x05166)的扩增,发现在基因编码区有一多态性位点G/A(cSNP)和1个A碱基的插入/缺失突变。分别位于Amy32b的碱基序列2 269 bp和2 403 bp,其中,G/A转换导致第355位氨基酸由谷氨酸(E)替换为赖氨酸(K);A碱基插入导致终止密码的形成,引发了碱基片段缺失以及编码氨基酸序列和α-淀粉酶蛋白C端的提前终止。克隆出Amy32b全长和截短cDNA,长度分别为1 314 bp和1 266 bp。酶活性测定结果表明,两种全长重组酶(rAmy32b_A和rAmy32b_G)均具有正常且相同的淀粉酶活性,而截短的突变酶(rΔAmy32b)未能测出淀粉酶活性。【结论】Amy32b的碱基插入/缺失突变形成终止子,引发碱基片段缺失和编码α-淀粉酶C端截短,造成酶活性的丧失;而G/A转换造成的氨基酸替换则对该酶活性没有影响。     

CRISPR/Cas9系统在植物基因组定点编辑中的研究进展

当外源DNA通过转基因技术导入植物细胞后,会以同源重组或非同源重组两种不同的方式整合到基因组中,进而获得相应的目标性状。外源DNA与受体细胞序列相同或相近的位点发生重新组合,从而整合到受体细胞的染色体上称之为同源重组;当发生了DNA双链断裂的细胞为了避免DNA或染色体断裂而造成DNA降解或对生命力的影响,而强行将2个DNA断端彼此连接在一起时则为非同源重组。发生非同源重组的细胞其基因组常出现核苷酸片段的插入和/或缺失以及其他突变等多种情况,使得研究者无法得到精确控制的突变结果;而发生同源重组的细胞基因组序列通常不变,通过加入同源重组的供体DNA,可以实现对基因组的精确修饰和改造。由于在植物中产生自发同源重组的概率很低,对植物基因组进行精确修饰和改造非常困难,位点特异性核酸酶的出现和应用,大大提升了同源重组的效率,使基因组编辑变得更加高效和精确,从而使得对包括植物在内的任何物种进行基因组编辑都将成为可能。锌指核酸酶（ZFN）和TALE核酸酶（TALENs）是能够使DNA的靶位点产生DNA双链断裂进而实现基因组定点编辑的常用系统,但在具体应用中发现这两种系统存在着许多缺陷和不足,如脱靶效应、与基因组进行特异结合与染色体位置及邻近序列有关等,另外技术难度大、构建组装时间长也限制了其应用。CRISPR/Cas系统广泛存在于细菌及古生菌中, 是机体长期进化形成的RNA指导的降解入侵病毒或噬菌体DNA的适应性免疫系统。Ⅱ型CRISPR/Cas系统经过密码子优化等改造后已成为继锌指核酸酶ZFNs和TALENs后的新型高效定点编辑的新技术,具有突变效率高、制作简单、易操作及成本低的特点。目前,该技术成功应用于人类细胞、斑马鱼、小鼠以及细菌的基因组精确编辑,编辑的类型包括基因的定点插入、小片段的缺失、多个位点同时突变、基因定点的indel突变等。目前,CRISPR/Cas系统在植物中的应用还比较有限,但该技术为植物基因工程的发展呈现了美好的前景。文中首先简要介绍了CRISPR/Cas系统的组成和基本原理,进而详细综述了该技术在植物内源基因和外源基因定点编辑中的应用,主要列举了自CRISPR/Cas系统改造成功以来利用该系统对单子叶和双子叶植物进行基因组定点编辑的案例,最后对基因组编辑技术在农业和植物基因工程上的应用进行了展望,希望能够为开展该领域研究的科研工作者提供参考。     

揭示黄瓜性别决定奥秘

<正>大片段DNA序列的结构变异(structural variation,简称SV)包括插入/缺失、拷贝数变化和倒位等多种类型,可引起许多人类疾病(如自闭症和精神分裂症)的发生,在植物中也有关于结构变异引起农艺性状(如叶子大小和果实形状)改变的少量报道。研究人员在黄瓜全基因组变异图谱的基础上,深入开展了黄瓜SV的鉴定和分析工作,鉴定了近2.7万个SV位点,涉及约1 200万个碱基,影响近1 700个基因的功能,并揭示